авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Геомеханическое обоснование параметров охранных целиков при разработке удароопасных угольных пластов (на примере оао суэк-кузбасс)

-- [ Страница 2 ] --

Для полного анализа напряженно-деформированного состояния массива впереди отрабатываемой лавы были получены напряжения по направлению отработки лавы (рис. 4). Самый высокий уровень напряжений наблюдается непосредственно у лавы, уменьшаясь по мере отдаления вглубь массива. На расстоянии 100 м от забоя лавы у откаточного штрека (ОШ) напряжения равны фоновому значению.

Целик у отработанной лавы находится в зоне повышенных вертикальных напряжений, которые составляют 15-18 МПа. Под воздействием отрабатываемой лавы величина напряжений в целике у забоя лавы возрастает до 20-22 МПа.

Рис. 4. Вертикальные напряжения по длине отрабатываемой лавы в зависимости от расстояния до забоя лавы

Для оценки безопасного состояния сопряжения лавы с вентиляционным штреком (ВШ) использовалась методика, разработанная на основе теории трещин (И.М. Петухов, А.М. Линьков) (рис. 5). Расчетная и допускаемая величины коэффициента интенсивности напряжений определяются по формулам: , , где – расчетное напряжение, МПа; R – расстояние от кромки пласта до расчетной точки, определяемой по максимальному выходу буровой мелочи из прогнозных шпуров (рис. 6), м; H0 – глубина, с которой пласт отнесен к опасным по горным ударам, (200 м); а – ширина выработанного пространства, (200 м).

 Выбор оптимальной ширины целика Данные прогнозных шпуров в районе-17

Рис. 5. Выбор оптимальной ширины целика

Рис. 6. Данные прогнозных шпуров в районе сопряжения: 1 – целик; 2 – лава

Для шахты «Талдинская-Западная-1» целик шириной больше 18 м обеспечит безопасное состояние сопряжения лавы с вентиляционным штреком. Зоны необратимых деформаций и максимумы опорного давления, формирующиеся у его краев, не сливаются. Меньший максимум с напряжениями 20,5 МПа находится на расстоянии 2,2 м от обнажения со стороны вентиляционного штрека, а больший с напряжениями 23 МПа – на расстоянии 3 м со стороны очистной выработки. Между ними наблюдается некоторый спад напряжений. Суммарный размер предельно напряженных зон равен 5,2 м (предельный размер целика). Целик полностью переходит в предельно-напряженное состояние, когда сумма соответствующих зон превышает его ширину. В данном случае целик сохраняет свою несущую способность, так как ширина целика больше предельного размера.

При ведении очистных работ существует опасность динамических проявлений горного давления в целике. Наибольшую опасность представляют целики с предельными размерами. Безопасный размер целика с точки зрения его удароопасности определяется неравенством: Lц > 1,25Lп (И.М. Петухов, А.М. Линьков), где Lц – безопасный размер целика, м; Lп – предельный размер целика, м. Следовательно, в условиях шахты «Талдинская Западная-1» ширина целика больше 6,5 м обеспечит его безопасное состояние.

Таким образом, оставляемый межлавный целик должен соответствовать следующим критериям: должен обеспечивать безопасное состояние сопряжения вентиляционного штрека с лавой (Lц = 18 м) и сохранять свою несущую способность (Lц = 5,2 м), не разрушаясь в динамической форме (Lц = 6,5 м).

3. Ширина участка и расстояния между разгрузочными скважинами при обработке массива со стороны передовой выработки определяются величиной остаточного и временного опорного давления и её ориентацией относительно забоя лавы.

К сложным условиям отработки пластов относят ведение горных работ в направлении на передовую выработку. Намечаемые к отработке опасные участки пласта следует приводить в неудароопасное состояние заблаговременно, до возникновения в них высокой степени удароопасности.

При подходе очистного забоя к передовой выработке на расстояние 0,7l должен быть составлен паспорт заблаговременной обработки участка шириной 0,4l со стороны передовой выработки (l – ширина зоны опорного давления).

При ведении горных работ на опасных участках возможна потеря устойчивости выработок. Об этом свидетельствует динамическое явление, произошедшее 18.04.2011 г. в вентиляционном штреке лавы 3-32 в районе передовой выработки на шахте «Алардинская». Часть сечения вентиляционного штрека 3-32 оказалась заполненной горной массой, из-за чего не обеспечивалось прохождение расчетного количества воздуха из лавы 3-32 (рис. 7).

Рис. 7. Динамическое явление, произошедшее в вентиляционном штреке л. 3-32

Для оценки степени влияния очистных работ на НДС пласта между лавой и передовой выработкой была построена объемная конечно-элементная модель с 6 этапами отработки (рис. 8). В первоначальной ситуации расстояние между очистной и передовой выработкой составляет 50 м. С шагом 20 м лава приближается к передовой выработке, тем самым происходит перераспределение напряжений в массиве впереди лавы.

На первом этапе отработки часть передовой выработки находится под незначительным влиянием остаточного и временного опорного давления. Самым нагруженным участком является сопряжение между лавой и вентиляционным штреком, а также сопряжение между передовой выработкой и вентиляционным штреком. Вертикальные напряжения на участке сопряжения забоя лавы с вентиляционным штреком составляют 20 МПа, а на участке сопряжения передовой выработки с вентиляционным штреком – 17 МПа.

На третьем этапе развития очистных работ образуется сопряжение между забоем лавы, вентиляционным штреком и передовой выработкой. Сформировавшиеся при этом два острых угла являются концентраторами напряжений, так как находятся в зоне наибольшего влияния опорного давления от ранее отработанной и отрабатываемой лавой. Величина вертикальных напряжений составляет 21 МПа.

Рис. 8. Система поэтапной отработки лавы с передовой выработкой

На четвертом и последующих этапах передовая выработка переходит под влияние только временного опорного давления. Концентратором значительных напряжений так же будут являться сопряжение забоя лавы с вентиляционным штреком и сопряжение между забоем лавы и передовой выработкой.

Анализ результатов моделирования показывает, что при развитии очистных работ в сторону передовой выработки формируется сокращающийся целик, напряжения в котором могут быть критическими и спровоцировать горный удар. Во избежание динамического разрушения опасной зоны необходимо проводить профилактические мероприятия по приведению ее в неудароопасное состояние.

Создание защищенных зон для ведения очистных работ осуществляются путем бурения рядов разгрузочных скважин большого диаметра. Длина скважин не должна быть меньше ширины сокращающегося целика, при которой возможно его разрушение в динамической форме (lкр = 14 м). Целик является неудароопасным, если его ширина равна 1,25 критической ширины. Согласно этому зона бурения разбивается на 3 участка (рис. 9) с соответствующими расстояниями между скважинами (Сскв) и длиной скважин (lскв).

Предложенные параметры длины и расстояния между разгрузочными скважинами позволят сократить объем буровых работ на 30 - 40 % по сравнению с действующими (таб. 2).

Рис. 9. Участки бурения в зависимости от расположения передовой выработки: 1 –при отработке со стороны конвейерного штрека, 2 –со стороны вентиляционного штрека

Таблица 2

Параметры буровых работ

Схема при отработке с конвейерного штрека (рис. 9 схема 1) Схема при отработке с вентиляционного штрека (рис. 9 схема 2) Действующие параметры
№ уч lскв, м dскв, мм Сскв, м № уч lскв, м dскв, мм Сскв, м lскв, м dскв, мм Сскв, м
III 17 100 0.6 I 26 100 0.7 30 100 0.9
200 1.2 200 1.5 200 1.2
300 1.8 300 2.2 300 1.6
400 2.4 400 3.0 400 2.0
500 3.
0
500 3.7 500 2.5
II 21 100 0.7 II 22 100 0.6 100 0.9
200 1.3 200 1.3 200 1.2
300 2.0 300 2.0 300 1.6
400 2.6 400 2.6 400 2.0
500 3.2 500 3.2 500 2.5
I 24 100 0.7 III 18 100 0.6 100 0.9
200 1.4 200 1.2 200 1.2
300 2.2 300 1.8 300 1.6
400 2.9 400 2.4 400 2.0
500 3.6 500 3.1 500 2.5

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертация представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится решение актуальной задачи – обеспечение безопасного состояния подготовительных выработок за счет оптимальных размеров межлавных целиков в сложных условиях разработки удароопасных угольных пластов.

Основные результаты выполненных исследований:

1. Разработана пространственная геомеханическая модель напряжённо-деформированного состояния массива при ведении очистных работ, учитывающая прочностные и деформационные характеристики угля и вмещающих пород, зоны обрушения, взаимное расположение выработок, а также их геометрические размеры.

2. По результатам математического моделирования выявлены зоны с наибольшей концентрацией нормальных к напластованию напряжений. Самой нагруженной областью является ленточный межлавный целик. Концентрация напряжений на данном участке достигает 2,53.Менее нагруженным участком является сопряжения вентиляционного штрека с лавой 22,5.

3. Для обеспечения безопасного состояния сопряжения лавы с вентиляционным штреком был выполнен расчет ширины межлавного целика. Оставляемый межлавный целик должен соответствовать следующим критериям: должен обеспечивать безопасное состояние сопряжения вентиляционного штрека с лавой (Lц = 18 м) и сохранять свою несущую способность (Lц = 5,2 м), не разрушаясь в динамической форме (Lц = 6,5 м).

4. Установлены особенности напряженно-деформированного состояния межлавного целика за весь период его существования. Проведение (расположение) выработок в непосредственной близости от краевой части пласта вызывает изменение первоначального напряженного состояния как вокруг самой выработки, так и в образовавшемся целике угля. Напряженное состояние целика зависит от его ширины и уровня нагрузки на него со стороны парной подготовительной выработки и со стороны выработанного пространства. За весь период эксплуатации целика напряжения в нем возрастают в 3 раза, причем по ширине целика возрастание напряжений происходит неравномерно.

5. С помощью пространственной пошаговой математической модели определена степень влияния очистных работ на напряженно-деформированное состояние пласта между лавой и передовой выработкой. По мере приближения лавы к передовой выработке формируется сокращающийся целик, который является концентратором опасных нагрузок.

6. Предложены параметры профилактических мероприятий в опасной зоне на основе результатов пространственной математической модели, которая позволит сократить объем буровых работ на 30 - 40%.

ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ СЛЕДУЮЩИЕ РАБОТЫ:

  1. Кокоев С.Г. Оценка напряженного состояния системы межштрековых целиков при подготовке к выемке удароопасных пластов // Известия вузов. Горный журнал. – 2010. – № 3. – С. 39-42.
  2. Кокоев С.Г. Прогноз и оценка удароопасности угольных пластов / Л.К. Горшков, В.Н. Монахов, Е.В. Шишкин, С.Г. Кокоев // Экология и развитие общества. Материалы XII Международной конференции. – СПб.: МАНЭБ, 2009. – С. 112-116.
  3. Кокоев С.Г. Опыт охраны подготовительных выработок на угольных шахтах / Л.К. Горшков, В.Н. Монахов, Е.В. Шишкин, С.Г. Кокоев // Народное хозяйство Республики Коми. Т.19, №1. – Воркута – Сыктывкар – Ухта, 2010. - С. 31-35.
  4. Кокоев С.Г. Обеспечение устойчивости горных выработок целиками различной жесткости / Л.К. Горшков, С.Г. Кокоев // Записки Горного института. Т.189. – СПб.: СПГГИ(ТУ), 2011. – С. 206-208;
  5. Кокоев С.Г. Геомеханическое обоснование оптимальных параметров целиков при многоштрековой схеме подготовки угольных пластов // Записки Горного института. Т.189. – СПб.: СПГГИ(ТУ), 2011. – С. 226-228;
  6. Kokoev S.G. Geomechanische Begrundung der optimalen Parameter von ungleichartigen Streckenfesten / KokoevS.G. // Scientific Reports on Resource Issues – 2010, vol. 3. – P. 228-230.


Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.